1、第一章 細菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu),2020/8/22,2,細 菌(bacterium),廣義： 包括：細菌、支原體、衣原體、立克次體等。 特點：有細胞壁、原始核質(zhì)、二分裂方式繁殖和對抗生素敏感等。 狹義： 專指廣義中的細菌。,第一節(jié) 細菌的大小和形態(tài),2020/8/22,4,一、細菌的大小和形態(tài),一般以微米(1m=10-3mm)為測量其大小的單位，通常使用光學(xué)顯微鏡的油鏡(1000)觀察細菌。 基本形態(tài)：球形（球形菌）、桿形（桿形菌）和螺形（螺形菌）。 不同種類的細菌大小形態(tài)不一，同一種細菌的大小和形態(tài)也可因菌齡和環(huán)境因素的影響而改變。,2020/8/22,5,球菌(coccus),呈球形或近似球形，

2、直徑0.81.2 m。 據(jù)細菌分裂平面和排列方式分： 雙球菌(diplococcus) 鏈球菌(streptococcus) 四聯(lián)(tetrad)及八疊球菌(sarcina) 葡萄球菌(staphylococcus),2020/8/22,6,雙球菌(diplococcus),cocci in pairs (arrows),2020/8/22,7,雙球菌(diplococcus),Electron Micrograph (SEM) of Neisseria gonorrhoeae,Streptococcus pneumoniae (SEM),2020/8/22,8,鏈球菌(streptococc

3、us),Streptococcus pyogenes gram-positive (purple) cocci in chains (arrows),2020/8/22,9,鏈球菌(streptococcus),Streptococcus pyogenes (SEM, x8,750),2020/8/22,10,四聯(lián)(tetrad),2020/8/22,11,八疊球菌(sarcina),Methanosarcina mazei SEM 20,000,2020/8/22,12,八疊球菌(sarcina),2020/8/22,13,葡萄球菌(staphylococcus),Gram Stain of

4、 Staphylococcus aureus gram-positive (purple) cocci in clusters,2020/8/22,14,葡萄球菌(staphylococcus),Staphylococcus aureus (SEM, x3,025),2020/8/22,15,桿菌(bacillus),桿形 大小、長短與粗細差異較大。 菌體兩端多呈鈍圓形，少數(shù)平齊(如炭疽芽胞桿菌，呈竹節(jié)樣)。有的菌體較短(如球桿菌)。有的末端膨大呈棒狀(白喉棒狀桿菌)。分枝生長的分枝桿菌。分叉狀的雙歧桿菌。 多數(shù)呈分散排列(炭疽芽胞桿菌呈鏈狀)。,2020/8/22,16,不同大小的桿菌,20

5、20/8/22,17,Bacillus anthracis,2020/8/22,18,Pseudomonas aeruginosa (SEM),2020/8/22,19,Corynebacterium diphtheriae,2020/8/22,20,Mycobacterium,2020/8/22,21,Bifidobacterium,2020/8/22,22,螺形菌(spiral bactrium),據(jù)菌體的彎曲分為兩類： 弧菌(vibrio)：菌體只有一個彎曲，“curved or comma-shaped rod”。如霍亂弧菌。 螺菌 (spirillum)：菌體有數(shù)個彎曲較僵硬，如鼠咬

6、熱螺菌；也有菌體彎曲呈弧形或螺旋形的螺桿菌，如幽門螺桿菌。,2020/8/22,23,Spiral Forms,2020/8/22,24,弧菌(Vibrio),Vibrio cholerae , SEM，2050,2020/8/22,25,弧菌(Vibrio),A vibrio appears as a curved bacillus (arrows).,2020/8/22,26,螺菌(spirillum),Helicobacter pylori SEM,Spirilla,2020/8/22,27,The three common types of bacterial morphology,c

7、occus bacillus spiral bactrium,第二節(jié) 細菌的結(jié)構(gòu),2020/8/22,29,目 錄,2020/8/22,30,一、細菌的基本結(jié)構(gòu),細菌的基本結(jié)構(gòu)：細菌都具有的結(jié)構(gòu)。 包括：細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)及核質(zhì)。 通過革蘭染色法(Gram stain)，可將細菌分為：G+菌(purple)和G-菌(pink)。,2020/8/22,31,革蘭陽性細菌的細胞結(jié)構(gòu)示意圖,Morphology of a Gram-Positive Bacterium.,2020/8/22,32,G+菌(appear purple),Gram Stain of Staphylococcus au

8、reus gram-positive (purple) cocci in clusters,2020/8/22,33,G-菌(appear pink),Gram Stain of Escherichia coli,2020/8/22,34,細胞壁(cell wall),細菌細胞的最外層結(jié)構(gòu)。 堅韌有彈性，厚度隨菌種而異。 主要功能： 維持細菌固有形態(tài)，保護細菌抵抗低滲環(huán)境，起到屏障作用。 參與細胞內(nèi)外物質(zhì)交換。 帶有多種表位，決定細菌的抗原性。,2020/8/22,35,細胞壁的組分,G+菌和G-菌的共同組分：肽聚糖(peptidoglycan) G+菌細胞壁的特殊組分：磷壁酸，某些特殊的表面

9、蛋白（M蛋白、A蛋白等） G-菌細胞壁的特殊組分：外膜,2020/8/22,36,肽聚糖(peptidoglycan),又稱黏肽(mucopeptide)，是細菌細胞壁的主要化學(xué)成分。為原核細胞所特有的物質(zhì)。,G+菌,聚糖骨架,四肽側(cè)鏈,五肽交聯(lián)橋,G-菌,聚糖骨架,四肽側(cè)鏈,2020/8/22,37,由N-乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine, NAG)與N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic acid, NAM)經(jīng)-1,4糖苷鍵(-1,4 linkage)連接，交替排列而成。各種細菌細胞壁中的聚糖骨架均相同。,聚糖骨架(polysaccharide chain ),

10、2020/8/22,38,四肽側(cè)鏈 (tetrapeptide chain),在N-乙酰胞壁酸分子上連接四肽側(cè)鏈。 各四肽側(cè)鏈相互平行。與聚糖骨架所組成的平面垂直。 其組成排列隨菌種而異(此為E. coli) 。,2020/8/22,39,五肽交聯(lián)橋(Pentaglycine interbridge),五肽交聯(lián)橋為五個甘氨酸組成。 一條四肽側(cè)鏈中3rt aa與相鄰四肽側(cè)鏈中4th aa以五肽交聯(lián)橋相連。 后圖為金黃色葡萄球菌(G+菌)肽聚糖各結(jié)構(gòu)連接示意圖。,2020/8/22,40,G+菌肽聚糖各結(jié)構(gòu)連接示意圖,2020/8/22,41,G-菌肽聚糖各結(jié)構(gòu)連接示意圖,E. coli pept

11、idoglycan with direct cross-linking, typical of many gram-negative bacteria.,2020/8/22,42,Peptidoglycan Structure (S. aureus, G+),三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(G+),2020/8/22,43,Peptidoglycan Structure (S. aureus, G+),三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(G+),2020/8/22,44,二維平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)G-,Peptidoglycan Structure (E. coli, G-),2020/8/22,45,Peptidoglycan St

12、ructure (E. coli, G-),二維平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)G-,2020/8/22,46,溶菌酶及青霉素殺菌機制,肽聚糖是保證細菌細胞壁堅韌的化學(xué)成分，凡能破壞肽聚糖結(jié)構(gòu)或抑制其合成的物質(zhì)，均能損傷細胞壁而使細菌變形或裂解。 溶菌酶 (lysozyme)能切斷NAM和NAG之間的-1,4糖苷鍵。 青霉素能干擾甘氨酸交聯(lián)橋與四肽側(cè)鏈上D-丙氨酸之間的連接，干擾細胞壁合成。,2020/8/22,47,溶菌酶及青霉素殺菌機制,2020/8/22,48,溶菌酶及青霉素殺菌機制,2020/8/22,49,A comparison of the envelopes of gram-positive an

13、d gram-negative cells.,2020/8/22,50,G+菌細胞壁的特殊組分,磷壁酸,表面蛋白,膜磷壁酸 (脂磷壁酸),壁磷壁酸,A族鏈球菌的M蛋白，金葡菌的A蛋白等。 與致病性和抗原性有關(guān),參與調(diào)節(jié)離子通過黏肽層。 可能與某些酶活性有關(guān)。 參與黏附，與致病性有關(guān)。 Ag性強，與血清型分型有關(guān)。,2020/8/22,51,The Gram-Positive Envelope.,2020/8/22,52,The Gram-Positive Envelope.,2020/8/22,53,G-菌細胞壁的特殊組分,肽聚糖結(jié)構(gòu)少（12層）。其外為外膜(outer membrane)（

14、G-菌細胞壁主要成分，占細胞壁干重的80%），由內(nèi)到外依次為： 脂蛋白(lipoprotein)： 脂質(zhì)雙層：其中外膜蛋白(OMP)功能包括：物質(zhì)交換、通透性屏障作用、有的為噬菌體、細菌素和性菌毛的受體。 脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)：,2020/8/22,54,脂多糖(lipopolysaccharide, LPS),G-菌的內(nèi)毒素。由三部分組成： 脂類A (lipid A)：糖磷脂，是內(nèi)毒素的毒性部分和主要成分。無種屬特異性。 核心多糖(core polysaccharide)：屬特異性。 特異多糖(specific polysaccharide)寡糖重復(fù)單位(

15、oligosaccharide repeat unit)：即G-菌的菌體Ag (O Ag)，位于LPS的最外層，種或型特異性。,2020/8/22,55,LPS Structure,2020/8/22,56,LPS Structure,2020/8/22,57,The Gram-Negative Envelope.,2020/8/22,58,G+菌和G-菌的細胞壁結(jié)構(gòu)區(qū)別,2020/8/22,59,Comparison of Gram-positive and Gram-negative Cell Wall,2020/8/22,60,細胞壁的功能,維持細菌固有形態(tài)，保護細菌抵抗低滲環(huán)境；參與菌

16、體內(nèi)外的物質(zhì)交換；菌體表面的多種表位，可誘發(fā)機體的免疫應(yīng)答。 G+菌的磷壁酸是重要表面抗原，與血清型分型有關(guān)；有助于維持菌體內(nèi)離子的平衡；穩(wěn)定和加強細胞壁；LTA介導(dǎo)菌體和宿主細胞的粘附。 G-菌外膜的屏障作用；LPS的致病作用；LPS可增強機體非特異免疫力。,2020/8/22,61,細菌細胞壁缺陷型(cell wall deficient forms, L-forms),細菌細胞壁的肽聚糖結(jié)構(gòu)受到理化或生物因素的直接破壞或合成被抑制，這種細胞壁受損的細菌在高滲環(huán)境下仍可存活者稱為細菌細胞壁缺陷型。,2020/8/22,62,細菌細胞壁缺陷型的特點,多形性，無論G+或G-成為L-form后大

17、部分為G-，大小不一，可在高滲環(huán)境中存活；在高滲、低瓊脂含血清的培養(yǎng)基中培養(yǎng)27d能形成“油煎蛋”樣細小菌落。 某些仍可致?。梢鹉蚵犯腥尽⒐撬柩椎嚷愿腥荆?。標本常規(guī)培養(yǎng)為陰性。 若考慮L-forms感染可能性，作L-forms的專性培養(yǎng)。,2020/8/22,63,蠟樣芽胞桿菌L型的鏡下形態(tài)（多形性）,2020/8/22,64,細菌L型形成的菌落形態(tài),絲狀菌落,顆粒型菌落,油煎蛋樣菌落 （典型菌落）,2020/8/22,65,細胞膜(cell membrane),又稱胞質(zhì)膜(cytoplasmic membrane)。緊密包繞在細胞質(zhì)外的一層半透膜。 主要化學(xué)成分：脂類、蛋白質(zhì)及少量多糖

18、，不含膽固醇。 主要功能：滲透和運輸，細胞呼吸，生物合成，參與細胞分裂。 青霉素結(jié)合蛋白（penicillin-binding protein, PBP）：是參與肽聚糖合成的酶類（轉(zhuǎn)肽酶），也是青霉素作用的主要靶位。,2020/8/22,66,Plasma Membrane Structure,2020/8/22,67,細胞質(zhì)核糖體(Ribosome),Sites of Protein Synthesis 沉降系數(shù)為70S，由50S和30S兩個亞基組成。 化學(xué)成分：70%RNA，30%蛋白質(zhì)。 鏈霉素作用30S小亞基，紅霉素作用50S大亞基，干擾蛋白質(zhì)合成，殺死細菌。,2020/8/22,68

19、,質(zhì)粒(plasmid),2020/8/22,69,目 錄,2020/8/22,70,細菌的結(jié)構(gòu),細菌的基本結(jié)構(gòu) 細胞壁 細胞膜 細胞質(zhì) 核質(zhì) 細菌的特殊結(jié)構(gòu) 莢膜 鞭毛 菌毛 芽胞,2020/8/22,71,二 細菌的特殊結(jié)構(gòu),莢 膜,鞭 毛,菌 毛,芽 胞,2020/8/22,72,莢膜(capsule),名詞：莢膜、微莢膜(microcapsule)、黏液層(slime layers) 形成條件：體內(nèi)或營養(yǎng)豐富培養(yǎng)基，菌落的M型/S型R型。 化學(xué)組成： 多糖（多數(shù)），多肽或糖蛋白復(fù)合物（少數(shù)）。 可通過光鏡觀察。,厚薄,莢膜,微莢膜,約200nm,200nm,洗脫難易,莢膜,黏液層,不易

20、,易,2020/8/22,73,Capsule and Slime layer,The slime layer is a loose structure that is easily washed off. The capsule is a thick, structured layer that is not readily removed.,2020/8/22,74,Bacterial Capsules,Staining reveals the microscopic appearance of a large, well-developed capsule.,2020/8/22,75,莢

21、膜(capsule),功能,2020/8/22,76,莢膜-抗吞噬作用,Phagocytosis by Enhanced Attachment (Opsonization),Capsules Resisting Unenhanced Attachment of Pathogen-Associated Molecular Patterns by Endocytic Pattern-Recognition Receptors on Phagocytes,2020/8/22,77,莢膜-抗吞噬作用,2020/8/22,78,莢膜(capsule),功能,抗有害物質(zhì)的損傷作用,2020/8/22,79

22、,Biofilms-The Glue of Life,2020/8/22,80,Biofilms-The Glue of Life,2020/8/22,81,細菌的特殊結(jié)構(gòu),莢 膜,鞭 毛,菌 毛,芽 胞,2020/8/22,82,鞭毛(flagellum),定義：許多菌體表面附著的細長呈波狀彎曲的絲物。 電鏡或光鏡觀察。 化學(xué)組成：蛋白質(zhì)。有特殊抗原性，通稱H抗原。 分類：周毛菌、叢毛菌、雙毛菌、單毛菌四種。,2020/8/22,83,Flagellar Distribution,Monotrichous polar (EM),Monotrichous polar (Pseudomonas)

23、 (LM),2020/8/22,84,Flagellar Distribution,Amphitrichous EM,single flagellum at each pole (arrows), LM,2020/8/22,85,Flagellar Distribution,Lophotrichous LM,Lophotrichous EM,2020/8/22,86,Flagellar Distribution,Lophotrichous LM,Lophotrichous EM,2020/8/22,87,Flagellar Distribution,peritrichous flagella

24、EM,peritrichous flagella LM,2020/8/22,88,為細菌的運動器官。 可用于細菌鑒定和分類。 某些細菌的鞭毛與細菌致病性有關(guān)。,鞭毛(flagellum),功能,2020/8/22,89,細菌的特殊結(jié)構(gòu),莢 膜,鞭 毛,菌 毛,芽 胞,2020/8/22,90,菌毛(pilus or fimbria),定義：許多G-菌和少數(shù)G+菌的菌體表面有比鞭毛更細、更短而直的絲狀物。 只能通過電鏡觀察。 化學(xué)組成：蛋白質(zhì)，菌毛蛋白有抗原性。,The long flagella and the numerous shorter fimbriae are very evident in this electron micrograph of Proteus vulgaris (39,000).,2020/8/22,91,分類： 普通菌毛(ordinary pilus) 性菌毛(sex pilus),普通菌毛和性菌毛的比較,菌毛(pilus or fimbria),2020/8/22,92,Adhesion Between Fimbriae and Epithelial Cells,A row of E. coli cells tightly adheres by their